CN2869741Y - 扁平热管散热器 - Google Patents

Abstract

一种扁平热管散热器，包括基板[4]、一次传热热管[6]和散热片组[11]，散热片组[11]由散热片纵横交错构成，其特征在于：所述一次传热热管[6]是由至少两根独立热管单元在一平面上并列拼接构成的扁平状并列热管，其中每个热管单元的管壁相连，管腔[12]相互平行独立；一次传热热管[6]以其一扁平面平铺焊接固定在基板[4]上，其一端或两端向上弯曲延伸设有延伸段，其延伸段插入散热片组[11]中与之焊接固定，形成与基板[4]平行或垂直的散热风道[13]。本实用新型针对热管的结构进行改进，将它和散热片组及基板更好地结合，从而提高热量传导扩散的速度、均匀度和散热效率。

Description

扁平热管散热器

技术领域

本实用新型涉及一种散热器，具体涉及一种热管型散热器。该散热器对热管结构及铺设方式上进行设计，并将热管与散热片结构相结合，从而获得了一种热传导扩散快、均匀，散热效率高，结构紧凑的热管散热器，尤其适用于作为计算机、电子电力行业中功率元件的散热。

背景技术

随着电子、电力技术的发展，特别是随着集成电路的集成度的大幅度提高，电子元器件的散热问题已成为制约电子设备运行速度及输出功率的重要问题之一。众所周知，计算机工作的可靠性及寿命与其工作温度有着密切的关系，芯片的集成度越来越高其产生的热量就越高，如果不能及时将这些热量散去，计算机工作的可靠性就会大幅度降低，甚至出现无法正常运行。对于计算机开发研究机构来说，如果不能有效的解决芯片以及其他电子元器件在工作中产生的热量，就无法研制出速度更快、功率更高、体积更小的数据处理设备。

目前，现有技术中的通常的散热器是挤压型材散热器，它包括基板和散热片，散热片均匀分布于基板的一面，并且散热器整体是由铝合金一体挤压成型的。使用时将该散热器的基板紧贴安装于芯片等电子元件的散热面上，制造出一个较大的散热面积，再配以风扇将热量散开，从而降低温度。这种方式虽然结构简单、成本低廉，但散热性能有限，只能适用于运算速度不高、功率不大的电子设备中的元器件散热。

另一方面，热管是一种效率传热元件，它自六十年代问世以来在传热技术领域里的影响越来越大，它的工作原理是：在一个封闭的管腔内通过工质液体(如氟里昂、氨水、丙烷、丁烷等)用毛细抽吸原理代替循环泵来使冷凝液体回流，由于它的热阻很小，具有热的超导效应，因此在电器和电子设备及器件的冷却等方面的应用都取得了进展。图1所示为目前最常用的一种热管散热器，它包括一基板1，基板1上平行相间竖直设置有多根独立的热管2，这些热管2的根部齿合嵌入基板1上，其上部在套接安装有用薄金属片制成的散热片组3，散热片组3和热管2间也采用齿合连接方式。使用时，将基板1紧贴安装于电子元器件(芯片)的散热面上，电子元器件(芯片)产生的热量使热管底部的工质液体汽化，汽化的液体工质上升达热管顶部，再遇冷凝结液化沿热管管壁下流，热量会在液体工质汽化上升过程中随之上升并通过散热片组向外界快速散出。该种应用了热管的热管散热器比传统的翅板式散热器具有更佳的散热效果，但是，由于其自身在结构上仍存在不足，而带有以下缺陷：a、热管2与散热片组3之间，热管2根部与基板1之间为齿合连接，存在着较高的热阻，影响热量的传递速度和效率。b、因热管2是一根根相间竖直齿合插接在基板1上的，当发热的电子元器件(芯片)体积较小时，芯片只紧贴于基板的某一处，它发出的热量经基板1传递给远端的热管2，其传递路径过长，远端的热管2的传热效果就无法充分发挥，换句话说，本散热器对于集中热源的散热时，各热管无法均匀、充分地发挥作用；而近年来电子元器件外形上越来越微小化，普遍存在着集中热源的情况，因此这是本散热器的一致命缺陷。c、该散热器因热管2根部与基板1之间为齿合连接，也为保证基板1的传热效果，基板1必须设计得较厚，而制造较厚的基板耗材量就大，成本和重量都增加。d、采用多根独立的热管，这些独立的热管都要单独封装，制造工艺过于复杂。

综上所述，如何应用热管原理，为满足现大功率电子元器件及集成电路(芯片)对散热提出的更高要求，而设计并制造出散热效率更高的散热器，已成为业内各设计人员的主要研究方向。

发明内容

本实用新型提供一种扁平热管散热器，目的是对热管的结构进行改进，和散热片组及基板更好的结合，从而提高热量传导扩散的速度、均匀度和散热效率。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种扁平热管散热器，包括基板、一次传热热管和散热片组，散热片组由散热片纵横交错构成；所述一次传热热管是由至少两根独立热管单元在一平面上并列拼接构成的扁平状并列热管，其中每个热管单元的管壁相连，管腔相互平行独立；一次传热热管以其一扁平面平铺焊接固定在基板上，其一端或两端向上弯曲延伸设有延伸段，其延伸段插入散热片组中与之焊接固定，形成与基板平行或垂直的散热风道。

上述技术方案中的有关名词、内容解释如下：

1、上述方案中，所述“一次传热热管”意为起一次传热作用的热管，它直接连接在基板上的，直接传导基板上的热量。

2、上述方案中，所述“一次传热热管是由至少两根独立热管单元在一平面上并列拼接构成的扁平状并列热管，其中每个热管单元的管壁相连，管腔相互平行独立”意为一次传热热管是由多根普通热管结构并列构成的热管集合体，它包括以下两种具体情况：a、设计出具有多个并列管腔的管体，并在各管腔中注入工质液体再封装构成该扁平状并列热管；b、将多个现有的圆管状的普通热管相互抵靠并列，再将各热管管壁焊接在一起，构成该扁平状并列热管。两方案中的a方案为优选方案，它制作封装起来更方便。至于一扁平状并列热管中热管单元的个数可按基板的大小及所需传热量综合设计。

3、上述方案中，所述热管单元的管腔截面可以是圆形、长圆形或长方形、方形等等，具体管腔形状不限。

4、上述方案中，所述散热片组为现有散热器的散热片块状结构，它由多片散热片纵横交错构成，具体结构形式不限，它具体可以包括一次散热片、二次散热片等等；它的制作成型方式也不限，可以是各散热片间焊接构成，也可以是铝合金一体挤压成型。

上述技术方案中也包括如下具体方案和变化：

1、上述方案中，所述一次传热热管呈“U”型，其底部横向段平铺焊接固定在基板上，其两端向上延伸形成的竖直延伸段插入散热片组中，与散热片组焊接固定。该方案中散热片组中的散热风道有两种设计方式：a、在两延伸段的尾端之间及其两侧面上设置垂直散热片，组成散热片组，而两延伸段的根部之间留有空腔，以此构成与基板垂直的散热风道；b、在两延伸段之间及其两侧面上均设置满横向的散热片，组成散热片组，以此构成与基板平行的散热风道。

2、上述方案中，所述一次传热热管呈“匚”型，其底部横向段平铺焊接固定在基板上，其一端向上弯曲延伸形成折弯延伸段，该折弯延伸段与底部横向段之间设有散热片组的散热片，并与散热片焊接固定；其中折弯延伸段的上方也可以设置散热片，使一次传热热管的折弯延伸段两面均被散热片包围，达到充分散热的效果。

3、上述方案中，本散热器还包括二次传热热管，该二次传热热管也是由至少两根独立热管单元横向并列拼接构成的扁平状并列热管，其中每个热管单元的管壁相连，管腔相互平行独立；二次传热热管以其一扁平面叠靠在一次传热热管与基板连接的一段上，并焊接固定，其一端或两端也向上弯曲延伸设有延伸段，其延伸段也插入散热片组中与散热片组焊接固定。其中所述“二次传热热管”意为起二次传热作用的热管，它连接在一次传热热管上，传导的是一次传热热管上的热量。设置二次传热热管的具体方式包括如下较佳方案：

a、所述一次传热热管呈“U”型，其底部横向段平铺焊接固定在基板上，其两端向上延伸形成竖直延伸段；二次传热热管也呈“U”型，其两端也向上延伸形成竖直延伸段；二次传热热管叠设在一次传热热管上，二次传热热管的底部横向段与一次传热热管的底部横向段、基板上下相抵焊接固定；一次传热热管和二次传热热管的竖直延伸段均插入散热片组中，与散热片组焊接固定。

b、所述一次传热热管呈“匚”型，底部横向段平铺焊接固定在基板上，其一端向上弯曲延伸形成折弯延伸段；二次传热热管也呈“匚”型，其一端也向上弯曲延伸形成折弯延伸段；二次传热热管嵌设在一次传热热管“匚”型中，二次传热热管的底部横向段与一次传热热管的底部横向段、基板上下层层相抵焊接固定；一次传热热管的折弯延伸段和二次传热热管的折弯延伸段、底部横向段之间均设有散热片组的散热片，并与散热片焊接固定。

c、所述一次传热热管呈“匚”型，底部横向段平铺焊接固定在基板上，其一端向上弯曲延伸形成折弯延伸段；二次传热热管呈“Б”型，其两端均向上弯曲延伸形成折弯延伸段，并且两折弯延伸段上下平行间隔；二次传热热管嵌设在一次传热热管“匚”型中，一次传热热管的底部横向段与二次传热热管的底部横向段、基板上下相抵焊接固定；一次传热热管的折弯延伸段和二次传热热管的折弯延伸段、底部横向段之间均设有散热片组的散热片，并与散热片焊接固定。

其中c方案最佳、结构设计最紧凑，整个散热器的面积也不受热管设计要求的限制。

4、上述方案中，所述焊接最佳为真空钎焊，将连接处的热阻降到最低。

5、上述方案中，对于散热要求特大、散热速度要求高的场合，还可在散热片组上设风扇，风扇固定于散热风道的一端，吹风方向与风道方向一致，以风扇加大风速，提高散热效果。

本实用新型设计原理及工作过程是：本实用新型是将现有热管结构并列拼接组成一新型的扁平状的热管集合体，将该热管集合体作为一次传热热管，把它的一段扁平面平铺焊接固定在其板上，该一次传热热管的扁平面基本将基板的散热面整体覆盖；然后再在该一次传热热管的该段扁平面上叠设固定一同样由现有热管结构并列拼接组成的扁平状的热管集合体，作为二次传热热管。以附图4为例，工作时，将基板4紧贴电子元器件5的散热面上安装，一瞬间，电子元器件5发出的热量经基板4上最短的路径传导给一次传热热管6的底部横向段7，然后再经一次传热热管6的底部横向段7直接传导给二次传热热管8的底部横向段9，传热路径如图中虚线所示；然后，热量将一次传热热6及二次传热热管8中的工质液体汽化，热量随着汽化的工质液体上升进入一次传热热6及二次传热热管8的折弯延伸段10、16中，热量通过散热片组11向外界散出，而工质液体遇冷凝结回流。工作过程中可见设计的主要点如下：传热热管被创造性地设计为扁平状，以其扁平面基本或完全覆盖住了基板4，这样不管电子元器件5有多小，或位于基板下何处，其产生的热量均可沿直线向上直接传递给热管，以热管快速将热量传递出去；并且一次及二次传热热管6、8为多个热管单元并列构成，其传热效率非常高，而其管壁又为一整体，这样受热又较均匀，保证了各热管单元作用都充分发挥作用。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、由于本实用新型的特殊结构，应用了由多个热管单元并列拼接构成的一次传热热管，并将该热管以扁平面直接平铺连接在基板上，因此传热更均匀，更快速，保证了各热管单元的作用的充分发挥，特别适用于集中热源散热的场合。

2、由于本实用新型的特殊结构，散热性能可达到热管与散热片的最佳匹配，并因利用了二次传热热管，散热速度更快、效率更高，基本不用加风扇强制散热，可作为无风扇的无噪音散热器。

3、由于本实用新型特殊结构，散热片及基板均可设置地较薄，节约了材料，降低了制造成本。

4、由于本实用新型热管与基板之间，热管与散热片间均以真空钎焊焊接，热阻低，保证了散热效果。

5、本实用新型中特制的一次和二次传热热管由多个热管单元并列拼接构成，其制作时可以特制具有多个并列管腔的管体，然后再其中注入工质液体一体封装，制作工艺也不复杂。

附图说明的特殊结构，

附图1为现有技术的结构示意图；

附图2为实施例一结构示意图；

附图3为实施例二结构示意图；

附图4为实施例三结构示意图；

附图5为一种一次传热热管及二次传热管扁平状并列热管管体的主视剖视示意图；

附图6为附图5的附视示意图；

附图7为另一种一次传热热管及二次传热管扁平状并列热管管体的主视剖视示意图；

附图8为附图7的附视示意图。

以上附图中：1、基板；2、热管；3、散热片组；4、基板；5、电子元器件；6、一次传热热管；7、底部横向段；8、二次传热热管；9、底部横向段；10、折弯延伸段；11、散热片组；12、管腔；13、散热风道；14、底部横向段；15、竖直延伸段；16、折弯延伸段；17、竖直延伸段；18、底部横向段。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见附图2、附图5、附图7所示，一种扁平热管散热器，包括基板4、一次传热热管6和散热片组11，散热片组11由散热片纵横交错构成；所述一次传热热管6是由至少两根独立热管单元在一平面上并列拼接构成的扁平状并列热管，其中每个热管单元的管壁相连，管腔12相互平行独立；所述一次传热热管6呈“U”型，其底部横向段14平铺焊接固定在基板4上，其两端向上延伸形成的竖直延伸段15插入散热片组11中与散热片组11焊接固定，形成与基板4垂直的散热风道13(散热风道方向如图2中箭头所示)。

上述各处焊接具体均是真空钎焊，保证了连接处的低热阻性；上述散热器的顶部，即散热片组11上还可以设置风扇，风扇吹风方向与风道方向一致，向下方吹风；当散热效率够时可以不设，图上风扇未画出。

上述一次传热热管6的可以由2～6根独立热管单元并列构成，它具体是在一个具有多个管腔12的管体内注入液体工质，然后一体封装构成的。该管体可以有两种结构形状：1、管体中管腔12呈圆孔状，如附图5和附图6所示；2、管腔12呈长圆孔状，如附图7和附图8所示。

实施例二：参见附图3、附图5、附图7所示，一种扁平热管散热器，包括基板4、一次传热热管6、二次传热热管8和散热片组11，散热片组11由散热片纵横交错构成；所述一次传热热管6是由至少两根独立热管单元在一平面上并列拼接构成的扁平状并列热管，其中每个热管单元的管壁相连，管腔12相互平行独立；所述一次传热热管6呈“U”型，其底部横向段14平铺焊接固定在基板4上，其两端向上延伸形成竖直延伸段15；二次传热热管8也呈“U”型，其两端也向上延伸形成竖直延伸段17；二次传热热管8叠设在一次传热热管6上，二次传热热管的底部横向段18与一次传热热管6的底部横向段14、基板4上下相抵焊接固定；一次传热热管6和二次传热热管8的竖直延伸段15、17均插入散热片组11中，与散热片组11焊接固定，形成与基板4平行的散热风道13，风道方向是散热器的前后方向。

上述各处焊接具体均是真空钎焊，保证了连接处的低热阻性；上述散热器的前部，即散热片组11的前部还可以设置风扇，风扇吹风方向与风道方向一致，向散热器片后方吹风；当散热效率够时可以不设，图上风扇未画出。

上述一次传热热管6及二次传热热管8可以由2～6根独立热管单元并列构成，它具体是在一个具有多个管腔12的管体内注入液体工质，然后一体封装构成的。该管体可以有两种结构形状：1、管体中管腔12呈圆孔状，如附图5和附图6所示；2、管腔12呈长圆孔状，如附图7和附图8所示。

实施例三：参见附图4、附图5、附图7所示，参见附图3所示，一种扁平热管散热器，包括基板4、一次传热热管6、二次传热热管8和散热片组11，散热片组11由散热片纵横交错构成；所述一次传热热管6是由至少两根独立热管单元在一平面上并列拼接构成的扁平状并列热管，其中每个热管单元的管壁相连，管腔12相互平行独立；所述一次传热热管6呈“匚”型，底部横向段7平铺焊接固定在基板4上，其一端向上弯曲延伸形成折弯延伸段10；二次传热热管呈“Б”型，其两端均向上弯曲延伸形成折弯延伸段16，并且两折弯延伸段16上下平行间隔；二次传热热管8嵌设在一次传热热管6“匚”型中，一次传热热管6的底部横向段7与二次传热热管8的底部横向段9、基板4上下相抵焊接固定；一次传热热管6的折弯延伸段10和二次传热热管8的折弯延伸段16、底部横向段9之间均设有散热片组11的散热片，并与散热片11焊接固定，形成与基板4平行的散热风道13，风道方向是散热器的前后方向。

上述各处焊接具体均是真空钎焊，保证了连接处的低热阻性；上述散热器的前部，即散热片组11的前部还可以设置风扇，风扇吹风方向与风道方向一致，向散热器片后方吹风；当散热效率够时可以不设，图上风扇未画出。

上述一次传热热管6及二次传热热管8可以由2～6根独立热管单元并列构成，它具体是在一个具有多个管腔12的管体内注入液体工质，然后一体封装构成的。该管体可以有两种结构形状：1、管体中管腔12呈圆孔状，如附图5和附图6所示；2、管腔12呈长圆孔状，如附图7和附图8所示。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种扁平热管散热器，包括基板[4]、一次传热热管[6]和散热片组[11]，散热片组[11]由散热片纵横交错构成，其特征在于：所述一次传热热管[6]是由至少两根独立热管单元在一平面上并列拼接构成的扁平状并列热管，其中每个热管单元的管壁相连，管腔[12]相互平行独立；一次传热热管[6]以其一扁平面平铺焊接固定在基板[4]上，其一端或两端向上弯曲延伸设有延伸段，其延伸段插入散热片组[11]中与之焊接固定，形成与基板[4]平行或垂直的散热风道[13]。

2、根据权利要求1所述的扁平热管散热器，其特征在于：所述一次传热热管[6]呈“U”型，其底部横向段[14]平铺焊接固定在基板[4]上，其两端向上延伸形成的竖直延伸段[15]插入散热片组[11]中与散热片组[11]焊接固定。

3、根据权利要求1所述的扁平热管散热器，其特征在于：所述一次传热热管[6]呈“匚”型，其底部横向段[7]平铺焊接固定在基板[4]上，其一端向上弯曲延伸形成折弯延伸段[10]，该折弯延伸段[10]与底部横向段[7]之间设有散热片组[11]的散热片，并与散热片焊接固定。

4、根据权利要求1所述的扁平热管散热器，其特征在于：本散热器还包括二次传热热管[8]，该二次传热热管[8]也是由至少两根独立热管单元横向并列拼接构成的扁平状并列热管，其中每个热管单元的管壁相连，管腔[12]相互平行独立；二次传热热管[8]以其一扁平面叠靠在一次传热热管[6]与基板[4]连接的一段上，并焊接固定，其一端或两端也向上弯曲延伸设有延伸段，其延伸段也插入散热片组[11]中与散热片组[11]焊接固定。

5、根据权利要求4所述的扁平热管散热器，其特征在于：所述一次传热热管[6]呈“U”型，其底部横向段[14]平铺焊接固定在基板[4]上，其两端向上延伸形成竖直延伸段[15]；二次传热热管[8]也呈“U”型，其两端也向上延伸形成竖直延伸段[17]；二次传热热管[8]叠设在一次传热热管[6]上，二次传热热管的底部横向段[18]与一次传热热管[6]的底部横向段[14]、基板[4]上下相抵焊接固定；一次传热热管[6]和二次传热热管[8]的竖直延伸段[15、17]均插入散热片组[11]中，与散热片组[11]焊接固定。

6、根据权利要求4所述的扁平热管散热器，其特征在于：所述一次传热热管[6]呈“匚”型，其底部横向段[7]平铺焊接固定在基板[4]上，其一端向上弯曲延伸形成折弯延伸段[10]；二次传热热管[8]也呈“匚”型，其一端也向上弯曲延伸形成折弯延伸段；二次传热热管[8]嵌设在一次传热热管[6]“匚”型中，二次传热热管[8]的底部横向段与一次传热热管[6]的底部横向段[7]、基板[4]上下层层相抵焊接固定；一次传热热管[6]的折弯延伸段[10]和二次传热热管[8]的折弯延伸段、底部横向段之间均设有散热片组[11]的散热片，并与散热片[11]焊接固定。

7、根据权利要求1所述的扁平热管散热器，其特征在于：所述一次传热热管[6]呈“匚”型，底部横向段[7]平铺焊接固定在基板[4]上，其一端向上弯曲延伸形成折弯延伸段[10]；二次传热热管呈“Б”型，其两端均向上弯曲延伸形成折弯延伸段[16]，并且两折弯延伸段[16]上下平行间隔；二次传热热管[8]嵌设在一次传热热管[6]“匚”型中，一次传热热管[6]的底部横向段[7]与二次传热热管[8]的底部横向段[9]、基板[4]上下相抵焊接固定；一次传热热管[6]的折弯延伸段[10]和二次传热热管[8]的折弯延伸段[16]、底部横向段[9]之间均设有散热片组[11]的散热片，并与散热片[11]焊接固定。

8、根据权利要求1所述的扁平热管散热器，其特征在于：所述焊接为真空钎焊。

9、根据权利要求1所述的扁平热管散热器，其特征在于：所述散热片组[11]上还设有风扇，风扇固定于散热风道的一端，吹风方向与风道方向一致。

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